Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği - Fotovoltaik Elektrik Üretimi ve Enerji Depolama Çalışmaları

27 Jun 2015

Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği
Prof. Dr. Engin Özdemir
Kocaeli Üniversitesi
Teknoloji Fakültesi
Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü
 
Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölüm’ünde güneş enerjisi ve enerji depolama alanında TÜBİTAK desteği ile yürütülmekte olan “Fotovoltaik kaynaktan beslenen 3-fazlı 4-telli akıllı mikro şebeke yapısının batarya ve ultrakapasitörden oluşan hibrit enerji depolama sistemi ile geliştirilmesi” başlıklı 113E143 numaralı bir projemiz bulunmaktadır.

Bu proje, akıllı şebeke kapsamında birçok bileşeni bir arada ele alan bir çalışma oluşturmaktadır. Proje kapsamında 5 kWp fotovoltaik (FV) güneş enerji sistemi fakülte çatısına kurulmuş ve deneysel çalışmalar dışında üretilen enerji fakülte içerisinde kullanılmakta ve uzaktan izleme sistemi ile kurulumdan bu yana tüm güç üretim verileri internet üzerinden izlenebilmektedir

http://enerji.kocaeli.edu.tr/fotovoltaik.php.

Deneysel çalışmalar için gerektiğinde FV sistem mevcut eviriciden ayrılarak proje test düzeneğine bağlanabilmektedir. 

Fotovoltail elektrik üretim sistemi enerji izleme arayüzü
Fotovoltaik elektrik üretim sistemi enerji izleme arayüzü.

Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği
Fotovoltaik elektrik üretim sistemi enerji izleme arayüzü.

Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği
5,1kW FV panel kurulumu ve şebeke bağlantılı evirici

Proje kapsamında ilk aşamada FV sistemin şebeke bağlantısını sağlayan 3 fazlı, 4 telli bir evirici geliştirilmiştir. Bu eviricinin özelliği çift yönlü enerji akışı sağlayabilmesi ve akıllı bir enerji yönetim algoritması ile işletilebilmesidir. Bu şekilde FV güç, enerji depolama biriminin şarj durumu, yüklenme durumu ve şebeke verileri gibi sistem bileşenleri sürekli izlenmekte ve ihtiyaca ve duruma uygun çeşitli senaryolarla optimum işletme sağlanmaktadır. 

Kocaeli Üniversitesi Proje Genel Topolojisi
Proje Genel Topolojisi

Daha sonra sisteme enerji depolama entegrasyonu sağlayacak ve çift yönlü enerji akışına uygun DC-DC dönüştürücü tasarlanarak sisteme enerji depolama birimi bağlanmıştır. Burada kullanılan enerji depolama biriminin özelliği batarya ve ultrakapasitörden oluşan hibrit bir enerji depolama sistemi olmasıdır. Sistemin mikro şebeke olarak ele alınmasının sebebi herhangi bir sebeple şebeke bağlantısı kesildiğinde sistemin ada modunda yükleri belirli bir süre beslemeye devam etmesidir. Bu kapsamda yük yönetim işlevleri ve ada modu algılama ve işletme yöntemleri incelenmektedir.

Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümünde, TÜBİTAK desteği ile yürütülmekte olan bu projede, 6 kişilik ekip aktif olarak görev üstlenmiş durumdadır. Proje yürütücüsü Prof. Dr. Engin Özdemir, Araştırmacı Doç. Dr. Şule Özdemir, Proje Danışmanı Yrd. Doç. Dr. Mehmet Uçar, Proje Bursiyerleri Araştırma Görevlisi doktora öğrencisi Koray Erhan, doktora öğrencisi Ahmet Aktaş ve yüksek lisans öğrencisi İsmail Murat KOÇ proje ekibini oluşturmaktadır. Ayrıca, doktora öğrencisi Adem Çalıker ve yüksek lisans öğrenci Yağmur Kırçiçek, TÜBİTAK öncelikli alanlar programı kapsamında bursiyer olarak çalışmalarıyla projeye destek sağlamaktadır.

Deneysel çalışmalar için faydalandığımız ekipmanlar ise fotovoltaik simülatör, güç kaynakları, osilaskop, güç analizörü ve multimetre, matlab, dSpace, programlanabilir yük grubu, farklı tipte batarya gruplarından (VRLA, LiFePO4) oluşmaktadır.

Sanayi İşbirliği

Şu anda Gebze Teknoparkta yer alan Mavisis A.Ş. adlı yerli solar evirici üreticisi firmaya danışmanlık desteği verilmektedir. Mavisis firmasının, “DGES Depolamalı Güneş Elektriği Santrali Teknolojisi Geliştirme Projesi” adlı TÜBİTAK-TEYDEP 1511 Öncelikli Alanlar Araştırma Teknoloji Geliştirme ve Yenilik Programı Projesi kapsamında yürütülen çalışmalara, yüksek lisans öğrencisi Yağmur Kırçiçek batarya modelleme, doktora öğrencisi Adem Çalıker ise batarya yönetim sistemi geliştirilmesi konusunda katkı sağlamaktadır.

Sonuç olarak, Türkiye enerji kaynakları bakımından dışa bağlı bir durumda ve ithalatının büyük bölümünü enerji ithalatı oluşturmaktadır. Bu bakımdan yenilenebilir enerji kaynaklarının en yüksek oranda en hızlı şekilde yaygınlaştırılması sağlanmalıdır. Bu kapsamda bizim yürüttüğümüz enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi konusunun da yenilenebilir enerji kaynaklarının daha etkin bir şekilde kullanımına katkı sağlamasını hedefliyoruz. Bu süreçte, ülkemizdeki yerli üreticilerin ve ar-ge çalışmalarının desteklenmesi, üniversite sanayi işbirliklerinin güçlendirilmesi ile yerli ürünlerin hem ulusal hem de uluslararası pazarda yerini alması mümkün olacaktır.

Kocaeli Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği bölümü olarak akademisyen veya piyasada çalışan bu konularda yüksek lisans ve doktora çalışmaları planlayan araştırmacıları üniversitemize bekliyoruz. Teknolojik gelişimde yerli üretimin payının artırılabilmesi için sanayicilerimize ve girişimcilerimize buradaki kadromuz ve altyapımızla Ar-Ge desteği sağlamaya hazırız.